Hệ thống lý thuyết bài tập chuyên đề môn vật lý

TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

1











Họ và tên:
Lớp: Trƣờng
BỒI DƢỠNG KIẾN THỨC, LUYỆN THI VÀO ĐẠI HỌC.






Cần Thơ, 2013

TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

2



PHẦN I. KIẾN THỨC CHUNG:
* Dao động cơ, dao động tuần hoàn
+ Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh 1 vị trí cân bằng.
+ Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau vật trở lại vị trí và
chiều chuyển động nhƣ cũ (trở lại trạng thái ban đầu).
* Dao động điều hòa
+ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hoặc sin) của thời gian.
+ Phƣơng trình dao động: x = Acos(t + )
Trong đó: x (m;cm hoặc rad): Li độ (toạ độ) của vật; cho biết độ lệch và chiều lệch của vật so với
VTCB.
A>0 (m;cm hoặc rad): Là biên độ (li độ cực đại của vật); cho biết độ lệch cực đại của vật so
với VTCB.
(t + ) (rad): Là pha của dao động tại thời điểm t; cho biết trạng thái dao động (vị trí và
chiều chuyển động) của
vật ở thời điểm t.
 (rad): Là pha ban đầu của dao động; cho biết trạng thái ban đầu của vật.
 (rad/s): Là tần số góc của dao động điều hoà; cho biết tốc độ biến thiên góc pha
+ Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể dƣợc coi là hình chiếu của một
điểm M chuyển động tròn đều trên đƣờng kính là đoạn thẳng đó.
* Chu kỳ, tần số của dao động điều hoà
+ Chu kì T(s): Là khoảng thời gian để thực hiện một dao động toàn phần.

Chính là khoảng thời gian ngắn nhất để vật trở lại vị trí và chiều chuyển động nhƣ cũ (trở lại trạng
thái ban đầu).
+ Tần số f(Hz):Là số dao động toàn phần thực hiện đƣợc trong một giây.
+ Liên hệ giữa , T và f:  =
T

2
= 2f.
* Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà
+ Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian: v = x' = - Asin(t + ) = Acos(t +  +
2

)
Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhƣng sớm pha hơn
2

so với
với li độ.
- Ở vị trí biên (x =  A): Độ lớn v
min
= 0
- Ở vị trí cân bằng (x = 0): Độ lớn v
min
=A.
Giá trị đại số: v
max
= A khi v>0 (vật chuyển động theo chiều dƣơng qua vị trí cân bằng)
v
min
= -A khi v<0 (vật chuyển động theo chiều âm qua vị trí cân bằng)

+ Gia tốc là đạo hàm bậc nhất của vận tốc (đạo hàm bậc 2 của li độ) theo thời gian: a = v' = x‟‟ = -

2
Acos(t + ) = - 
2
x
Gia tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhƣng ngƣợc pha với li độ (sớm
pha
2

so với vận tốc).
Véc tơ gia tốc của vật dao động điều hòa luôn hƣớng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với độ lớn của li
độ.
- Ở vị trí biên (x =  A), gia tốc có độ lớn cực đại : a
max
= 
2
A.
Giá trị đại số: a
max
=
2
A khi x=-A; a
min
=-
2
A khi x=A;.
CHỦ ĐỀ: ĐẠI CƢƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

3
- Ở vị trí cân bằng (x = 0), gia tốc bằng 0.
+ Đồ thị của dao động điều hòa là một đƣờng hình sin.
+ Quỹ đạo dao động điều hoà là một đoạn thẳng.
* Dao động tự do (dao động riêng)
+ Là dao động của hệ xảy ra dƣới tác dụng chỉ của nội lực
+ Là dao động có tần số (tần số góc, chu kỳ) chỉ phụ thuộc các đặc tính của hệ không phụ thuộc các
yếu tố bên ngoài.
Khi đó:  gọi là tần số góc riêng; f gọi là tần số riêng; T gọi là chu kỳ riêng
TÓM TẮT CÔNG THỨC
1. Phƣơng trình dao động: x = Acos(

t +

)
2. Vận tốc tức thời: v = -

Asin(

t +

)

v

luôn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dƣơng thì v>0, theo chiều
âm thì v<0)
3. Gia tốc tức thời: a = -


2
Acos(

t +

) = -

2
x

a

luôn hƣớng về vị trí cân bằng
4. Vật ở VTCB: x = 0; v
Max
=

A; a
Min
= 0
Vật ở biên: x = ±A; v
Min
= 0; a
Max
=

2
A
5. Hệ thức độc lập:
2 2 2

()
v
Ax



a = -

2
x
6. Cơ năng:
22
đ
1
WWW
2
t
mA

 

Với
2 222 2
đ
11
W sin()Wsin()
22
mvmAt t

  

22 222 2
11
W ()Ws()
22
t
mxmAcost cot

  

7. Dao động điều hoà có tần số góc là

, tần số f, chu kỳ T. Thì động năng và thế năng biến thiên
với tần số góc 2

, tần số 2f, chu kỳ T/2
8. Động năng và thế năng trung bình trong thời gian nT/2 ( n - N
*
, T là
chu kỳ dao động) là:
22
W1
24
mA



9. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x
1

đến x
2

21
t





 
với
1
1
2
2
s
s
x
co
A
x
co
A












và (
12
0,
  

)
10. Chiều dài quỹ đạo: 2A
11. Quãng đƣờng đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong 1/2 chu kỳ luôn là
2A
Quãng đƣờng đi trong l/4 chu kỳ là A khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngƣợc lại
12. Quãng đƣờng vật đi đƣợc từ thời điểm t
1
đến t
2
.
Xác định:
1 1 2 2
1 1 2 2
Acos() Acos( )
à
sin( ) sin( )
x t x t
v
vAt vAt
 

 
   


   

(v
1
và v
2
chỉ cần xác định dấu)
Phân tích: t
2
– t
1
= nT +

t (
nN
; 0 ≤

t < T)
Quãng đƣờng đi đƣợc trong thời gian nT là S
1
= 4nA, trong thời gian

t là S
2
.
Quãng đƣờng tổng cộng là S = S

1
+ S
2
Lƣu ý: + Nếu

t = T/2 thì S
2
= 2A
+ Tính S
2
bằng cách định vị trí x
1
, x
2
và chiều chuyển động của vật trên trục Ox
A
-A
x1x2
M2
M1
M'1
M'2
O


TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

4
+ Trong một số trƣờng hợp có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động

điều hoà và chuyển động tròn đều sẽ đơn giản hơn.
+ Tốc độ trung bình của vật đi từ thời điểm t
1
đến t
2
:
21
tb
S
v
tt


với S là quãng đƣờng tính
nhƣ trên.
13. Bài toán tính quãng đƣờng lớn nhất và nhỏ nhất vật đi đƣợc trong khoảng thời gian 0 <

t <
T/2.
Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng
thời gian quãng đƣờng đi đƣợc càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị trí
biên.
Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển đƣờng tròn đều.
Góc quét
t .


Quãng đƣờng lớn nhất khi vật đi từ M
1
đến M

2
đối xứng qua trục sin (hình 1)

ax
2Asin
2
M
S




Quãng đƣờng nhỏ nhất khi vật đi từ M
1
đến M
2
đối xứng qua trục cos (hình 2)
2(1os )
2
Min
S Ac




Lƣu ý: + Trong trƣờng hợp

t > T/2
Tách
'

2
T
t n t 

trong đó
*
;0 '
2
T
nN t 

Trong thời gian
2
T
n
quãng đƣờng
luôn là 2nA
Trong thời gian

t‟ thì quãng đƣờng lớn nhất, nhỏ nhất tính nhƣ trên.
+ Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời gian

t:

ax
ax
M
tbM
S
v

t


và
Min
tbMin
S
v
t


với S
Max
; S
Min
tính nhƣ trên.
13. Các bƣớc lập phƣơng trình dao động dao động điều hoà:
* Tính


* Tính A
* Tính

dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t
0
(thƣờng t
0
= 0)
0
0

Acos( )
sin( )
xt
v A t


 




 


Lƣu ý: + Vật chuyển động theo chiều dƣơng thì v > 0, ngƣợc lại v < 0
+ Trƣớc khi tính

cần xác định rõ

thuộc góc phần tƣ thứ mấy của đƣờng tròn
lƣợng giác (thƣờng lấy -π <

≤ π)
14. Các bƣớc giải bài toán tính thời điểm vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, W
t
, W
đ
, F) lần thứ n
* Giải phƣơng trình lƣợng giác lấy các nghiệm của t (Với t > 0 thuộc phạm vi giá trị của k )
* Liệt kê n nghiệm đầu tiên (thƣờng n nhỏ)

* Thời điểm thứ n chính là giá trị lớn thứ n
Lƣu ý:+ Đề ra thƣờng cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật để suy ra nghiệm thứ n
+ Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động
tròn đều
15. Các bƣớc giải bài toán tìm số lần vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, W
t
, W
đ
, F) từ thời điểm t
1

đến t
2
.
* Giải phƣơng trình lƣợng giác đƣợc các nghiệm
* Từ t
1
< t ≤ t
2
thuộc Phạm vi giá trị của (Với k  Z)
A
-A
M
M
1
2
O
P
x
x

O
2
1
M
M
-A
A
P
2
1
P
P
2


2


TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

5
* Tổng số giá trị của k chính là số lần vật đi qua vị trí đó.
Lƣu ý: + Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động
tròn đều.
+ Trong mỗi chu kỳ (mỗi dao động) vật qua mỗi vị trí biên 1 lần còn các vị trí khác 2 lần.
16. Các bƣớc giải bài toán tìm li độ, vận tốc dao động sau (trƣớc) thời điểm t một khoảng thời gian

t.
Biết tại thời điểm t vật có li độ

0
xx
.
* Từ phƣơng trình dao động điều hoà:
cos( )x A t


cho
0
xx

Lấy nghiệm
t
  

với
0


ứng với x đang giảm (vật chuyển động theo chiều âm
vì v < 0) hoặc
t
  
  
ứng với x đang tăng (vật chuyển động theo chiều dƣơng)
* Li độ và vận tốc dao động sau (trƣớc) thời điểm đó
t
giây là

x Acos( )

Asin( )
t
vt

 
 


 

hoặc
x Acos( )
Asin( )
t
vt

 
 


 



17. Dao động có phƣơng trình đặc biệt:
* x = a

Acos(

t +


)với a = const
Biên độ là A, tần số góc là

, pha ban đầu


x là toạ độ, x
0
= Acos(

t +

)là li độ.
Toạ độ vị trí cân bằng
xa
, toạ độ vị trí biên
x a A



Vận tốc v = x‟ = x
0
‟, gia tốc a = v‟ = x” = x
0
”
Hệ thức độc lập: a = -

2
x

0


2 2 2
0
()
v
Ax



* x = a

Acos
2
(

t +

) (ta hạ bậc)
Biên độ A/2; tần số góc 2

, pha ban đầu 2



PHẦN II: PHÂN DẠNG BÀI TẬP THƢỜNG GẶP.

DẠNG 1: ĐẠI CƢƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
(TÍNH TOÁN, XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƢỢNG THƢỜNG GẶP TRONG CÔNG THỨC)

x,a,v,F,w,T

I. Phƣơng pháp.
+ Muốn xác định x, v, a, F
ph
ở một thời điểm hay ứng với pha dã cho ta chỉ cần thay t hay pha đã
cho vào các công thức :
. ( . )x Acos t


hoặc
.sin( . )x A t


;
. .sin( . )v A t
  
  
hoặc
. . ( . )v A cos t
  


2
. . ( . )a A cos t
  
  
hoặc
2
. .sin( . )a A t

  
  
và
.
ph
F k x
.
+ Nếu đã xác định đƣợc li độ x, ta có thể xác định gia tốc, lực phục hồi theo biểu thức nhƣ sau :
2
.ax


và
2
. . .
ph
F k x m x

   

+ Chú ý : - Khi
0; 0;
ph
v a F o  
: Vận tốc, gia tốc, lực phục hồi cùng chiều với chiều dƣơng
trục toạ độ.
- Khi
0; 0; 0
ph
v a F  

: Vận tốc , gia tốc, lực phục hồi ngƣợc chiều với chiều dƣơng
trục toạ độ.


* VÍ DỤ MINH HỌA:
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

6

VD1
A. Cho các phƣơng trình dao động điều hoà nhƣ sau. Xác định A, , , f của các dao động điều
hoà đó?
a)
5. os(4. . )
6
x c t



(cm). b)
5. os(2. . )
4
x c t


  
(cm).
c)
5. os( . )x c t



(cm). d)
10.sin(5. . )
3
xt



(cm).
B. Phƣơng trình dao động của một vật là: x = 6cos(4t +
6

) (cm), với x tính bằng cm, t tính bằng
s. Xác định li độ, vận tốc và gia tốc của vật khi t = 0,25 s.


VD2. Một vật nhỏ khối lƣợng 100 g dao động điều hòa trên quỹ đạo thẳng dài 20 cm với tần số góc 6
rad/s. Tính vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật.

VD3. Một vật dao động điều hoà trên quỹ đạo dài 40 cm. Khi ở vị trí có li độ x = 10 cm vật có vận
tốc 20
3
cm/s. Tính vận tốc và gia tốc cực đại của vật.

VD4. Một chất điểm dao động điều hoà với chu kì 0,314 s và biên độ 8 cm. Tính vận tốc của chất
điểm khi nó đi qua vị trí cân bằng và khi nó đi qua vị trí có li độ 5 cm.

VD5. Một chất điểm dao động theo phƣơng trình: x = 2,5cos10t (cm). Vào thời điểm nào thì pha
dao động đạt giá trị

3

? Lúc ấy li độ, vận tốc, gia tốc của vật bằng bao nhiêu?

VD6. Một vật dao động điều hòa với phƣơng trình: x = 5cos(4t + ) (cm). Vật đó đi qua vị trí cân
bằng theo chiều dƣơng vào những thời điểm nào? Khi đó độ lớn của vận tốc bằng bao nhiêu?

VD7. Một vật nhỏ có khối lƣợng m = 50 g, dao động điều hòa với phƣơng trình: x = 20cos(10t +
2

) (cm). Xác định độ lớn và chiều của các véc tơ vận tốc, gia tốc và lực kéo về tại thời điểm t =
0,75T.

VD8. Một vật dao động điều hòa theo phƣơng ngang với biên độ
2
cm và với chu kì 0,2 s. Tính độ
lớn của gia tốc của vật khi nó có vận tốc 10
10
cm/s.

VD9. Một vật dao động điều hòa với phƣơng trình: x = 20cos(10t +
2

) (cm). Xác định thời điểm
đầu tiên vật đi qua vị trí có li độ x = 5 cm theo chiều ngƣợc chiều với chiều dƣơng kể từ thời điểm t
= 0.

VD10. Một vật dao động điều hòa với phƣơng trình: x = 4cos(10t -
3


) (cm). Xác định thời điểm
gần nhất vận tốc của vật bằng 20
3
cm/s và đang tăng kể từ lúc t = 0.

VD11. Cho các chuyển động đƣợc mô tả bởi các phƣơng trình sau:
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

7
a)
5. ( . ) 1x cos t


(cm) b)
2
2.sin (2. . )
6
xt



(cm) c)
3.sin(4. . ) 3. (4. . )x t cos t


(cm)
Chứng minh rằng những chuyển động trên đều là những dao động điều hoà. Xác định biên độ, tần
số, pha ban đầu, và vị trí cân bằng của các dao động đó.

VD12. Một chất điểm có khối lƣợng m = 100g dao động điều hoà theo phƣơng trình :
5.sin(2. . )
6
xt



(cm) . Lấy
2
10.


Xác định li độ, vận tốc, gia tốc, lực phục hồi trong các trƣờng
hợp sau :
a) Ở thời điểm t = 5(s).
b) Khi pha dao động là 120
0
.


VD 13. Toạ độ của một vật biến thiên theo thời gian theo định luật :
4. (4. . )x cos t


(cm). Tính tần
số dao động , li độ và vận tốc của vật sau khi nó bắt đầu dao động đƣợc 5 (s).

DẠNG 2: VIẾT PHƢƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
PHƢƠNG PHÁP:
Chọn hệ quy chiếu:

+ Trục ox
+ gốc toạ độ tại VTCB
+ Chiều dƣơng
+ gốc thời gian
Phƣơng trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) cm
Phƣơng trình vận tốc: v = -Asin(t + ) cm/s
1.Xác định tần số góc

: (

>0)
+  = 2f =
2
T

, với
t
T
N


, N: tổng số dao động
+ Nếu con lắc lò xo:
k
m


, ( k: N/m, m: kg)
+ khi cho độ giản của lò xo ở VTCB


:
.
kg
k mg
m
   




g




+
22
v
Ax




2) Xác định biên độ dao động A:(A>0)
+ A=
2
d
, d: là chiều dài quỹ đạo của vật dao động
+ Nếu đề cho chiều daig lớn nhất và nhở nhất của lò xo:
min

2
max
A




+ Nếu đề cho ly độ x ứng với vận tốc v thì ta có: A =
2
2
2
v
x



(nếu buông nhẹ v = 0)
+ Nếu đề cho vận tốc và gia tốc:
22
2
24
va
A



+ Nếu đề cho vận tốc cực đại: V
max
thì:
Max

v
A



TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

8
+ Nếu đề cho gia tốc cực đại a
Max
: thì
2
Max
a
A



+ Nếu đề cho lực phục hồi cực đại F
max
thì 
max
F
= kA
+ Nếu đề cho năng lƣợng của dao động Wthì 
2W
A
k


3) Xác định pha ban đầu

: (
  
  
)
Dựa vào cách chọn gốc thời gian để xác định ra 
Khi t=0 thì
0
0
xx
vv







0
0
x Acos
v A sin









0
0
os
sin
x
c
A
v
A















= ?
+ Nếu lúc vật đi qua VTCB thì
0
0 Acos

v A sin







0
os 0
0
sin
c
v
A







  


?
?A









+ Nếu lúc buông nhẹ vật
0
0
x Acos
A sin








0
0
cos
sin 0
x
A











?
?A








Chú ý:
khi thả nhẹ, buông nhẹ vật v
0
= 0 , A=x
Khi vật đi theo chiều dƣơng thì v>0 (Khi vật đi theo chiều âm thì v<0)
Pha dao động là: (t + )
sin(x) = cos(x-
2

)
-cos(x) = cos(x+

)

*VÍ DỤ MINH HỌA:
VD1. Một con lắc lò xo dao động với biên độ A = 5cm, chu kỳ T = 0,5s. Viết phƣơng trình dao

động của con lắc trong các trƣờng hợp:
a) t = 0 , vật qua VTCB theo chiều dƣơng.
b) t = 0 , vật cách VTCB 5cm, theo chiều dƣơng.
c) t = 0 , vật cách VTCB 2,5cm, đang chuyển động theo chiều dƣơng.

VD 2. Một con lắc lò xo dao động với chu kỳ T = 1(s). Lúc t = 2,5(s), vật qua vị trí có li độ
5. 2x 
(cm) với vận tốc
10. . 2v


(cm/s). Viết phƣơng trình dao động của con lắc.

VD3. Một vật có khối lƣợng m = 100g đƣợc treo vào đầu dƣới của một lò xo có độ cứng k =
100(N/m). Đầu trên của lò xo gắn vào một điểm cố định. Ban đầu vật đƣợc giữ sao cho lò xo không
bị biến dạng. Buông tay không vận tốc ban đầu cho vật dao động. Viết phƣơng trình daô động của
vật. Lấy g = 10 (m/s
2
);
2
10


.

VD 4. Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox. Lúc vật qua vị trí có li độ
2x 
(cm) thì có
vận tốc
.2v



(cm/s) và gia tốc
2
2.a


(cm/s
2
). Chọn gốc toạ độ ở vị trí trên. Viết phƣơng
trình dao động của vật dƣới dạng hàm số cosin.

TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

9
DẠNG 3: TÌM THỜI GIAN VẬT ĐI TỪ LI ĐỘ X1 TỚI X2
PHƢƠNG PHÁP:
Ta dùng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều để tính.
Khi vật dao động điều hoà từ x
1
đến x
2
thì tƣơng ứng vứoiu vật chuyển động tròn đều từ M
đến N(chú ý x
1
và x
2
là hình chiếu vuông góc của M và N lên trục OX
Thời gian ngắn nhất vật dao động đi từ x

1
đến x
2
bằng thời gian vật chuyển động tròn đều từ
M đến N
óc
MN
g MON
Δt = t = T
360
,
12
ˆ
ˆˆ
ócg MON x MO ONx
với
1
1
||
ˆ
Sin( ) 
x
x MO
A
,
2
2
||
ˆ
()

x
Sin ONx
A

+ khi vật đi từ: x = 0 ->
2
A
x 
thì
12
T
t

+ khi vật đi từ:
2
A
x 
-> x=

A thì
6
T
t

+ khi vật đi từ: x=0 ->
2
2
A
x 
và

2
2
A
x 
-> x=

A thì
8
T
t

+ vật 2 lần liên tiếp đi qua
2
2
A
x 
thì
4
T
t

Vận tốc trung bình của vật dao dộng lúc này:
S
v
t




VÍ DỤ MINH HỌA:

Ví dụ 1: Vật dao động điều hòa với phƣơng trình . Tính:
a) Thời gian vật đi từ VTCB đến A/2
b) Thời gian vật đi từ biên đến – A/2 đến A/2 theo chiều dƣơng.
c) Tính vận tốc trung bình của vật trong câu a

VD2. Một vật dao động với phƣơng trình :
10.sin(2. . )
2
xt



(cm). Tìm thời điểm vật đi qua vị trí
có li độ x = 5(cm) lần thứ hai theo chiều dƣơng.

VD3. Một vật dao động điều hoà có biên độ bằng 4 (cm) và chu kỳ bằng 0,1 (s).
Viết phƣơng trình dao động của vật khi chọn t = 0 là lúc vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dƣơng.
Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x
1
= 2 (cm) đến vị trí x
2
= 4 (cm).


VD4: Một vật dao động điều hoà với phƣơng trình x = 8cos(2t) cm. Thời điểm thứ nhất vật đi qua
vị trí cân bằng là:
A)
1
4

s
B)
1
2
s
C)
1
6
s
D)
1
3
s


DẠNG 4: XÁC ĐỊNH QUÃNG ĐƢỜNG ĐI ĐƢỢC ( S, Smax, Smin)

Phƣơng pháp
Phƣơng trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) cm
Phƣơng trình vận tốc: v = -Asin(t + ) cm/s
M
N
X
O
N
x
1
x
2
-A

TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

10
Tính số chu kỳ dao động từ thời điểm t
1
đến t
2
:
21
tt
m
Nn
TT

  
, với
2
T




Trong một chu kỳ : + vật đi đƣợc quãng đƣờng 4A
+ Vật đi qua ly độ bất kỳ 2 lần
* Nếu m= 0 thì: + Quãng đƣờng đi đƣợc: S
T
= 4nA
+ Số lần vật đi qua x
0

là M
T
= 2n
* Nếu m
0
thì: + Khi t=t
1
ta tính x
1
= Acos(t
1
+ )cm và v
1
dƣơng hay âm
(không tính v
1
)
+ Khi t=t
2
ta tính x
2
= Acos(t
2
+ )cm và v
2
dƣơng hay âm (không tính
v
2
)
Sau đó vẽ hình của vật trong phần lẽ

m
T
chu kỳ rồi dựa vào hình vẽ để tính S
lẽ
và số lần M
lẽ

vật đi qua x
0
tƣơng ứng.
Khi đó: + Quãng đƣờng vật đi đƣợc là: S=S
T
+S
lẽ

+ Số lần vật đi qua x
0
là: M=M
T
+ M
lẽ
* Ví dụ:
1 0 2
12
0, 0
x x x
vv






ta có hình vẽ:
Khi đó + Số lần vật đi qua x
0
là M
lẽ
= 2n
+ Quãng đƣờng đi đƣợc:
S
lẽ
= 2A+(A-x
1
)+(A-
2
x
) =4A-x
1
-
2
x
Quãng đƣờng lớn nhất khi vật đi từ M
1
đến M
2
đối xứng
qua trục sin (hình 1)

ax
2Asin

2
M
S




Quãng đƣờng nhỏ nhất khi vật đi từ M
1
đến M
2
đối xứng qua trục cos (hình 2)
2(1os )
2
Min
S Ac




Lƣu ý: + Trong trƣờng hợp

t > T/2
Tách
'
2
T
t n t 

trong đó

*
;0 '
2
T
nN t 

Trong thời gian
2
T
n
quãng đƣờng
luôn là 2nA
Trong thời gian

t‟ thì quãng đƣờng lớn nhất, nhỏ nhất tính nhƣ trên.

VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa theo phƣơng trình x = 4 cos(2πt + π/3). Tính quãng đƣờng mà
vật đi đƣợc trong thời gian 3,75s.

DẠNG 5: BÀI TOÁN THỜI GIAN TRONG DĐ ĐH
Tìm t để:
+vật đi đƣợc quãng đƣờng S.
+ vật đi qua ly độ x
0
, có giá trị vận tốc v
0
(theo chiều âm, dƣơng) lần thứ n
PHƢƠNG PHÁP

Phƣơng trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) cm
Phƣơng trình vận tốc: v = -Asin(t + ) cm/s
-A
A
O
x
2
x
1
x
0
X
A
-A
M
M
1
2
O
P
x
x
O
2
1
M
M
-A
A
P

2
1
P
P
2


2


TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

11
1) Khi vật đi qua ly độ x
0
thì x
0
= Acos(t + )

cos(t + ) =
0
x
A
=cosb

2t b k
  
    

2bk
t



  
s với k

N khi
b


>0 và k

N* khi
b


<0
Khi có điều kiện của vật thì ta loại bớt một nghiệm t
2) Khi vật đạt vận tốc v
0
thì v
0
= -Asin(t + )

sin(t + ) =
0
v
A



=cosd
2
2
t d k
t d k
  
   
  



   

2
2
dk
t
dk
t


  















với k

N khi
0
0
d
d





  

và k

N* khi
0
0
d
d






  


3) Tìm ly độ vật khi vận tốc có giá trị v
1
:
Ta dùng
2
22
1
v
Ax





2
2
1
v
xA


   




4) Tìm vận tốc khi đi qua ly độ x
1
:
Ta dùng
2
22
1
v
Ax





22
v A x

   
khi vật đi theo chiều dƣơng thì v>0
* VÍ DỤ MINH HỌA:
VD 1: Một vật dao động điều hoà với phƣơng trình x = 4cos(4t +
6

) cm. Thời điểm thứ 3 vật qua vị trí x = 2cm theo
chiều dƣơng.

VD 2: Một vật dao động điều hoà với phƣơng trình x = 4cos(4t +
6


) cm. Thời điểm thứ 2009 vật
qua vị trí x=2cm.
A)
12049
24
s
B)
12061
24
s
C)
12025
24
s
D) Đáp án khác

VD3. Một vật dao động điều hoà với phƣơng trình :
10.sin( . )
2
xt



(cm) . Xác định thời điểm vật
đi qua vị trí có li độ x = -
52
(cm) lần thứ ba theo chiều âm.

VD4. Một vật dao động điều hoà với phƣơng trình :

10.sin(10. . )
2
xt



(cm). Xác định thời điểm
vật đi qua vị trí có li độ x = 5cm lần thứ 2008.

Dạng 6: Vận tốc trung bình và tốc độ trung bình ( vmax, vmin)

PHƢƠNG PHÁP:
+ Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời gian

t:

ax
ax
M
tbM
S
v
t


và
Min
tbMin
S
v

t


với S
Max
; S
Min
tính nhƣ dạng 5 ở trên.
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

12

Vận dụng: các em làm câu 30,31,32, 43, 48, 51/đề 2





DẠNG 7: XÁC ĐỊNH SỐ LẦN VẬT QUA LI ĐỘ X TRONG THỜI GIAN t

PHƢƠNG PHÁP:
- Trong một chu kỳ T vật qua li độ x theo chiều dƣơng 1 lần, theo chiều âm 1 lần.
=> Trong một chu kỳ T vật qua li độ x 2lần.
=> để tìm số lần qua li độ x ta thực hiện lập tỉ số t/T= n,abc
=> tách n,abc = n+abc => t = n.T +
t
trong đó :
t
= 0,abc.T

Tìm số lần vật qua li độ x trong thời gian
t
( 1lần, 2 lần, hoặc không lần nào)
=> số lần qua li độ x




PHẦN I: KIẾN THỨC CHUNG:
* Con lắc lò xo
+ Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lƣợng không đáng kể, một đầu gắn cố định, đầu
kia gắn với vật nặng khối lƣợng m đƣợc đặt theo phƣơng ngang hoặc treo thẳng đứng.
+ Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hòa.
+ Phƣơng trình dao động: x = Acos(t + ).
+ Với:  =
m
k

+ Chu kì dao động của con lắc lò xo: T = 2
k
m
.
+ Lực gây ra dao động điều hòa luôn luôn hƣớng về vị trí cân bằng và đƣợc gọi là lực kéo về hay
lực hồi phục. Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.
Biểu thức đại số của lực kéo về: F = - kx.
Lực kéo về của con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lƣợng vật.
* Năng lƣợng của con lắc lò xo
+ Động năng : W
đ
=

2
1
mv
2
=
2
1
m
2
A
2
sin
2
(t+).
+ Thế năng: W
t
=
2
1
kx
2
=
2
1
k A
2
cos
2
(t + )
Động năng và thế năng của vật dao động điều hòa biến thiên với tần số góc ‟=2, tần số f‟=2f

và chu kì T‟=
2
T
.
+ Cơ năng: W = W
t
+ W
đ
=
2
1
k A
2
=
2
1
m
2
A
2
= hằng số.
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phƣơng biên độ dao động.
Cơ năng của con lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lƣợng vật.
Cơ năng của con lắc đƣợc bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
CHỦ ĐỀ: CON LẮC LÒ XO
k

m



k








m



TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

13
1. Tần số góc:
k
m



; chu kỳ:
2
2
m
T
k




; tần số:
11
22
k
f
Tm


  

Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và vật dao động trong giới hạn đàn hồi
2. Cơ năng:
2 2 2
11
W
22
m A kA



Lƣu ý: + Cơ năng của vật dao động điều hoà luôn tỉ lệ thuận với bình phƣơng biên độ
+ Cơ năng của con lắc đơn tỉ lệ thuận với độ cứng của lò xo, không phụ thuộc vào khối
lƣợng vật.
3. Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB:

mg
l
k


2
l
T
g




* Độ biến dạng của lò xo khi vật ở VTCB với con lắc lò xo nằm trên mặt phẳng nghiêng có góc
nghiêng α:

sinmg
l
k



2
sin
l

T
g





+ Chiều dài lò xo tại VTCB: l
CB
= l
0
+

l (l
0
là chiều
dài tự nhiên)
+ Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): l
Min
=
l
0
+

l – A
+ Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): l
Max
=
l
0

+

l + A


l
CB
= (l
Min
+ l
Max
)/2
+ Khi A >l (Với Ox hƣớng xuống):
X ét trong một chu kỳ (một dao động)
- Thời gian lò xo nén tƣơng ứng đi từ M
1
đến M
2
.
- Thời gian lò xo giản tƣơng ứng đi từ M
2
đến M
1
.
4. Lực kéo về hay lực hồi phục F = -kx = -m
2
x
Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật.
* Luôn hƣớng về VTCB
* Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ

Lƣu ý: Lực kéo về của con lắc lò xo tỉ lệ thuận với độ
cứng của lò xo, không phụ thuộc khối lƣợng vật.
5. Lực đàn hồi là lực đƣa vật về vị trí lò xo không biến
dạng.
Có độ lớn F
đh
= kx
*
(x
*
là độ biến dạng của lò xo)
* Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn
hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng)
* Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng
nghiêng
+ Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:
* F
đh
= kl + x với chiều dƣơng hƣớng xuống
* F
đh
= kl - x với chiều dƣơng hƣớng lên
+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): F
Max
= k(l + A) = F
Kmax
(lúc vật ở vị trí thấp nhất)
+ Lực đàn hồi cực tiểu:
* Nếu A < l  F
Min

= k(l - A) = F
KMin
* Nếu A ≥ l  F
Min
= 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)
Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: F
Nmax
= k(A - l) (lúc vật ở vị trí cao
nhất).
l

giãn
O

x

A

-A



nén
l

giãn
O

x

A

-A


Hình a (A < l)
Hình b (A > l)
x
A
-A

l
Nén
0
Giãn
Hình vẽ thể hiện góc quét lò xo nén và
giãn trong 1 chu kỳ (Ox hướng xuống)
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

14
Chú ý:Vì lực đẩy đàn hồi nhỏ hơn lực kéo đàn hồi cực đại nên trong d đ đ h nói đến lực đàn hồi cực
đại thì ngƣời ta nhắc đến lực kéo đàn hồi cực đại
6. Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l đƣợc cắt thành các lò xo có độ cứng k
1
, k
2
, … và chiều dài
tƣơng ứng là l
1

, l
2
, … thì có: kl = k
1
l
1
= k
2
l
2
= …
7. Ghép lò xo:
* Nối tiếp
12
1 1 1

k k k
  
 cùng treo một vật khối lƣợng nhƣ nhau thì: T
2
= T
1
2
+ T
2
2


* Song song: k = k
1

+ k
2
+ …  cùng treo một vật khối lƣợng nhƣ nhau thì:
2 2 2
12
1 1 1

T T T
  

8. Gắn lò xo k vào vật khối lƣợng m
1
đƣợc chu kỳ T
1
, vào vật khối lƣợng m
2
đƣợc T
2
, vào vật khối
lƣợng m
1
+m
2
đƣợc chu kỳ T
3
, vào vật khối lƣợng m
1
– m
2
(m

1
> m
2
) đƣợc chu kỳ T
4
.
Thì ta có:
2 2 2
3 1 2
T T T
và
2 2 2
412
T T T

Một số dạng bài tập nâng cao:
Điều kiện của biên độ dao động:
Vật m
1
đƣợc đặt trên vật m
2
dao động điều hoà theo phƣơng thẳng đứng. Để m
1
luôn nằm yên trên
m
2
trong quá trình dao động thì:
12
2
()m m g

g
A
k




Vật m
1
và m
2
đƣợc gắn hai đầu của lò xo đAặt thẳng đứng , m
1
d đ đ h . Để m
2
luôn nằm yên trên mặt sàn trong quá trình m
1
dao động thì :
12
2
()m m g
g
A
k




vật m
1

đặt trên vật m
2
d đ đ h theo phƣơng ngang . Hệ số ma sát giữa m
1
và m
2

là


, bỏ qua ma sát giữa m
2
với mặt sàn. Để m
1
không trƣợt trên m
2
trong quá trình
dao độngThì :
12
2
()m m g
g
A
k





PHẦN II: CÁC DẠNG BÀI TẬP.
DẠNG 1: BÀI TOÁN ĐẠI CƢƠNG VỀ CON LẮC LÕ XO ( TÌM CÁC ĐẠI LƢỢNG THƢỜNG GẶP)
T,v,x,Wđ.Wt,…

*VÍ DỤ MINH HỌA
Câu 1: Một lò xo có chiều dài tự nhiên l
0
=20cm. Khi treo vật có khối lƣợng m=100g thì chiều dài
của lò xo khi hệ cân bằng đo đƣợc là 24cm. Tính chu kì dao động tự do của hệ.
a) T=0,35(s) b) T=0,3(s) c) T=0,5(s) d) T=0,4(s)

Câu 2: Một con lắc lò xo dao động thẳng đứng. Vật có khối lƣợng m=0,2kg. Trong 20s con lắc thực
hiện đƣợc 50 dao động. Tính độ cứng của lò xo.
a) 60(N/m) b) 40(N/m) c) 50(N/m) d) 55(N/m)

Câu 3: (Đề thi tuyển sinh ĐH-CĐ năm 2007)
Một con lắc lò xo gồm vật có khối lƣợng m và lò xo có độ cứng k, dao động điều hòa. Nếu tăng độ
cứng k lên 2 lần và giảm khối lƣợng m đi 8 lần thì tần số dao động của vật sẽ
A. tăng 4 lần. B. giảm 2 lần. C. tăng 2 lần. D. giảm 4 lần.



m
1
m
2


m
1

m
2
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

15


Câu 4: (Đề thi đại học 2008) một con lắc lò xo treo thẳng đứng. kích thích cho con lắc dao động điều
hòa theo phƣơng thẳng đứng. chu kì và biên độ của con lắc lần lƣợt là 0,4 s và 8 cm. chọn trục x‟x
thẳng đứng chiều dƣơng hƣớng xuống, gốc tọa độ tại VTCB, gốc thời gian t =0 vật qua VTCB theo
chiều dƣơng. Lấy gia tốc rơi tự do g= 10m/s
2
và π
2
= 10. thời gian ngắn nhất kể từ khi t=0 đến lực
đàn hồi của lò xo có độ lớn cực tiểu là:
A 7/30 s B 1/30 s C 3/10 s D 4/15 s.

Câu 5: Con lắc lò xo gồm vật m=100g và lò xo k=1N/cm dao động điều hòa với chu kì là
a) 0,1s. b) 0,2s. c) 0,3s . d) 0,4s.

Câu 6: Con lắc lò xo gồm vật m và lò xo k dao động điều hòa, khi mắc thêm vào vật m một vật khác
có khối lƣợng gấp 3 lần vật m thì chu kì dao động của chúng
a) tăng lên 3 lần b) giảm đi 3 lần c) tăng lên 2 lần d) giảm đi 2 lần

Câu 7: Con lắc lò xo gồm vật m=200g và lò xo k=0,5N/cm dao động điều hòa với chu kì là
a) 0,2s. b) 0,4s. c) 50s. d) 100s.

Câu 8: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với chu kì T=0,5s, khối lƣợng của quả nặng là m=400g.

Lấy
10
2


, độ cứng của lò xo là
a) 0,156N/m b) 32 N/m c) 64 N/m d) 6400 N/m

Câu 9: (Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2008)
Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ có khối lƣợng m và lò xo khối lƣợng không đáng kể có độ cứng
k, dao động điều hoà theo phƣơng thẳng đứng tại nơi có gia tốc rơi tự do là g. Khi viên bi ở vị trí
cân bằng, lò xo dãn một đoạn
l
. Chu kỳ dao động điều hoà của con lắc này là
a)
m
k

2
1
b)
k
m

2
1
c)
l
g



2
d)
g
l

2



Câu 10: Khi treo vật m vào lò xo k thì lò xo giãn ra 2,5cm, kích thích cho m dao động. Chu kì dao
động tự do của vật là
a) 1s. b) 0,5s. c) 0,32s. d) 0,28s.

Câu 11: Khi gắn một vật có khối lƣợng m
1
=4kg vào một lò xo có khối lƣợng không đáng kể, nó dao
động với chu kì T
1
=1s. Khi gắn một vật khác có khối lƣợng m
2
vào lò xo trên nó dao động với khu
kì T
2
=0,5s. Khối lƣợng m
2
bằng bao nhiêu?
a) 0,5kg b) 2 kg c) 1 kg d) 3 kg

Câu 12: Một vật nặng treo vào một lò xo làm lò xo dãn ra 10cm, lấy g=10m/s

2
. Chu kì dao động của
vật là
a) 0,628s. b) 0,314s. c) 0,1s. d) 3,14s.
DẠNG 2: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG CON LẮC LÒ XO

* Phƣơng pháp:
Để tìm các đại lƣợng liên quan đến năng lƣợng của con lắc ta viết biểu thức liên quan đến các đại
lƣợng đã biết và đại lƣợng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lƣợng cần tìm.
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

16
* Các công thức:
+ Thế năng: W
t
=
2
1
kx
2
=
2
1
kA
2
cos
2
( + ).
+ Động năng: W

đ
=
2
1
mv
2
=
2
1
m
2
A
2
sin
2
( +) =
2
1
kA
2
sin
2
( + ).
Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến thiên tuần hoàn với tần số góc ‟ = 2, với tần số
f‟ = 2f và với chu kì T‟ =
2
T
.
+ Trong một chu kì có 4 lần động năng và thế năng của vật bằng nhau nên khoảng thời gian liên tiếp
giữa hai lần động năng và thế năng bằng nhau là

4
T
.
+ Cơ năng: W = W
t
+ W
đ
=
2
1
kx
2
+
2
1
mv
2
=
2
1
kA
2
=
2
1
m
2
A
2
.

* VÍ DỤ minh họa:
VD1. Một con lắc lò xo có biên độ dao động 5 cm, có vận tốc cực đại 1 m/s và có cơ năng 1 J. Tính
độ cứng của lò xo, khối lƣợng của vật nặng và tần số dao động của con lắc.

VD2. Một con lắc lò xo có độ cứng k = 150 N/m và có năng lƣợng dao động là W = 0,12 J. Khi con
lắc có li độ là 2 cm thì vận tốc của nó là 1 m/s. Tính biên độ và chu kỳ dao động của con lắc.

VD3. Một con lắc lò xo có khối lƣợng m = 50 g, dao động điều hòa trên trục Ox với chu kì T = 0,2
s và chiều dài quỹ đạo là L = 40 cm. Tính độ cứng lò xo và cơ năng của con lắc.

VD4. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm một vật nặng có khối lƣợng m gắn vào lò xo có khối
lƣợng không đáng kể, có độ cứng k = 100 N/m. Kéo vật nặng xuống về phía dƣới, cách vị trí cân
bằng 5
2
cm và truyền cho nó vận tốc 20
2
cm/s thì vật nặng dao động điều hoà với tần số 2 Hz.
Cho g = 10 m/s
2
, 
2
= 10. Tính khối lƣợng của vật nặng và cơ năng của con lắc.

VD5. Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Biết lò xo có độ cứng 36 N/m và vật nhỏ có khối lƣợng
100 g. Lấy 
2
= 10. Xác định chu kì và tần số biến thiên tuần hoàn của động năng của con lắc.

VD6. Một con lắc lò xo có khối lƣợng vật nhỏ là 50 g. Con lắc dao động điều hòa theo phƣơng

trình: x = Acost. Cứ sau khoảng thời gian 0,05 s thì động năng và thế năng của vật lại bằng nhau.
Lấy 
2
= 10. Tính độ cứng của lò xo.


VD7. Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo phƣơng ngang với tần số
góc 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng của vật bằng nhau thì vận tốc của vật có độ lớn
bằng 0,6 m/s. Xác định biên độ dao động của con lắc.

VD8. Một vật nhỏ dao động điều hòa theo phƣơng trình: x = 10cos(4t -
3

) cm. Xác định vị trí và
vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng.

VD9. Một con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số góc  = 10 rad/s và biên độ A = 6 cm. Xác
định vị trí và tính độ lớn của vận tốc khi thế năng bằng 2 lần động năng.

TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

17
VD10. Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lƣợng m = 400 g và lò xo có độ cứng k. Kích thích cho
vật dao động điều hòa với cơ năng W = 25 mJ. Khi vật đi qua li độ - 1 cm thì vật có vận tốc - 25
cm/s. Xác định độ cứng của lò xo và biên độ của dao động.
DẠNG 3: VIẾT PHƢƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO
* Phƣơng pháp:
Dựa vào các điều kiện bài toán cho và các công thức liên quan để tìm ra các giá trị cụ thể của tần
số góc, biên độ và pha ban đầu rồi thay vào phƣơng trình dao động.

Một số kết luận dùng để giải nhanh một số câu trắc nghiệm dạng viết phƣơng trình dao động:
+ Nếu kéo vật ra cách vị trí cân bằng một khoảng nào đó rồi thả nhẹ thì khoảng cách đó chính là
biên độ dao động. Nếu chọn gốc thời gian lúc thả vật thì:  = 0 nếu kéo vật ra theo chiều dƣơng;  =
 nếu kéo vật ra theo chiều âm.
+ Nếu từ vị trí cân bằng truyền cho vật một vận tốc để nó dao động điều hòa thì vận tốc đó chính là
vận tốc cực đại, khi đó: A =
max
v

, Chọn gốc thời gian lúc truyền vận tốc cho vật thì:  = -
2

nếu
chiều truyền vận tốc cùng chiều với chiều dƣơng;  =
2

nếu chiều truyền vận tốc ngƣợc chiều
dƣơng.
* Các công thức:
+ Phƣơng trình dao động của con lắc lò xo: x = Acos(t + ).
Trong đó:  =
m
k
; con lắc lò xo treo thẳng đứng:  =
m
k
=
0
g
l

;
A =
2
0
2
0








v
x
=
22
24
va


; cos =
A
x
0
; (lấy nghiệm "-" khi v
0
> 0; lấy nghiệm "+" khi v
0

< 0);
với x
0
và v
0
là li độ và vận tốc tại thời điểm t = 0.
Chú ý: biến đổi sincos trong lƣơng giác để đƣợc đáp án nhƣ đề cho.

* VÍ DỤ MINH HỌA:
VD1. Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm một vật có khối lƣợng 100 g và lò xo khối lƣợng không
đáng kể, có độ cứng 40 N/m. Kéo vật nặng theo phƣơng thẳng đứng xuống phía dƣới cách vị trí cân
bằng một đoạn 5 cm và thả nhẹ cho vật dao động điều hoà. Chọn trục Ox thẳng đứng, gốc O trùng
với vị trí cân bằng; chiều dƣơng là chiều vật bắt đầu chuyển động; gốc thời gian là lúc thả vật. Lấy g
= 10 m/s
2
. Viết phƣơng trình dao động của vật.

VD2. Một con lắc lò xo gồm vật năng khối lƣợng m = 400 g, lò xo khối lƣợng không đáng kể, có độ
cứng k = 40 N/m. Kéo vật nặng ra cách vị trí cân bằng 4 cm và thả nhẹ. Chọn chiều dƣơng cùng
chiều với chiều kéo, gốc thời gian lúc thả vật. Viết phƣơng trình dao động của vật nặng.

VD3. Một con lắc lò xo có khối lƣợng m = 50 g, dao động điều hòa trên trục Ox với chu kì T = 0,2
s và chiều dài quỹ đạo là L = 40 cm. Viết phƣơng trình dao động của con lắc. Chọn gốc thời gian lúc
con lắc qua vị trí cân bằng theo chiều âm.

VD4. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm một vật nặng khối lƣợng m gắn vào lò xo khối lƣợng
không đáng kể, có độ cứng k = 100 N/m. Chọn trục toạ độ thẳng đứng, gốc toạ độ tại vị trí cân bằng,
chiều dƣơng từ trên xuống. Kéo vật nặng xuống phía dƣới, cách vị trí cân bằng 5
2
cm và truyền

cho nó vận tốc 20
2
cm/s theo chiều từ trên xuống thì vật nặng dao động điều hoà với tần số 2 Hz.
Chọn gốc thời gian lúc vật bắt đầu dao động. Cho g = 10 m/s
2
, 
2
= 10. Viết phƣơng trình dao động
của vật nặng.
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

18
m
m

VD6. Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k và một vật nhỏ có khối lƣợng m =
100 g, đƣợc treo thẳng đứng vào một giá cố định. Tại vị trí cân bằng O của vật, lò xo giãn 2,5 cm.
Kéo vật dọc theo trục của lò xo xuống dƣới cách O một đoạn 2 cm rồi truyền cho nó vận tốc
40
3
cm/s theo phƣơng thẳng đứng hƣớng xuống dƣới. Chọn trục toạ độ Ox theo phƣơng thẳng
đứng, gốc tại O, chiều dƣơng hƣớng lên trên; gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Lấy g = 10
m/s
2
. Viết phƣơng trình dao động của vật nặng.

VD7: Một lò xo có độ cứng K = 50 N/m đặt nằm ngang, một đầu cố định vào tƣờng, đầu còn lại gắn
vật khối lƣợng m = 500g. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một khoảng x = cm và truyền cho vật
một vận tốc v = 10 cm/s theo chiều dƣơng. Viết phƣơng trình dao động của vật.

VD8. Một lò xo độ cứng K = 50 N/m treo thẳng đứng, đầu trên cố định vào tƣờng, đầu dƣới gắn vật
m =0,5 kg khi đó lò xo giãn ra một đoạn Δl . Đƣa vật về vị trí ban đầu lúc lò xo chƣa bị giãn rồi thả
cho vật dao động. Chọn chiều dƣơng từ trên xuống. Viết phƣơng trình dao động của vật.

VD9: Lò xo có chiều dài ban đầu là 30 cm,. Khi treo vật m thì lò xo dài 40cm. Truyền cho vật khi
đang nằm cân bằng một vận tốc 40cm/s hƣớng thẳng lên. Chọn chiều dƣơng hƣớng xuống. Viết
phƣơng trình dao động của vật. Lấy g = 10m/s
2

DẠNG 4: TÌM ĐỘ BIẾN DẠNG, CHIỀU DÀI (MAX, MIN) CON LẮC LÒ XO

PHƢƠNG PHÁP:
Chiều dài lò xo:
l
o
: là chiều dài tự nhiên của lò xo:
a) khi lò xo nằm ngang:
Chiều dài cực đại của lò xo :

max
=

o
+ A.
Chiều dài cực tiểu của lò xo:

min
=


o
+ A.
b) Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng hoặc nằm nghiêng 1 góc  :
Chiều dài khi vật ở vị trí cân bằng :

cb
=

o
+ 


Chiều dài cực đại của lò xo:

max
=

o
+ 

+ A.
Chiều dài cực tiểu của lò xo:

min
=

o
+ 

– A.

Chiều dài ở ly độ x:

=

0
+

+x

VÍ DỤ MINH HỌA
VD1. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa với chu kì 0,4 s; biên độ 6 cm. Khi ở vị
trí cân bằng, lò xo dài 44 cm. Lấy g = 
2
(m/s
2
). Xác định chiều dài cực đại, chiều dài cực tiểu của lò
xo trong quá trình dao động.

VD2: Một lò xo có độ cứng k=25(N/m). Một đầu của lò xo gắn vào điểm O cố định. Treo vào lò xo
hai vật có khối lƣợng m=100g và m=60g. Tính độ dãn của lò xo khi vật cân bằng và tần số góc dao
động của con lắc.
a)
   
sradcml /5,12;4,4
0


b)
   
sradcml /5,12;4,6

0



c)
   
sradcml /5,10;4,6
0


d)
   
sradcml /5,13;4,6
0




*Chú ý khi con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng nghiêng.

* Phƣơng pháp:
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

19
+ Con lắc lò xo đặt nằm ngang, treo thẳng đứng tần số góc:  =
0
g
l
;

+ còn con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng nghiêng thì:  =
0
sing
l


.
+ Để tìm một số đại lƣợng dựa vào Các công thức:
+ Con lắc lò xo treo thẳng đứng: l
0
=
k
mg
;  =
k
m
=
0
g
l
.
+ Con lắc lò xo đặt trên mặt phẵng nghiêng: l
0
=
sinmg
k

;  =
k
m

=
0
sing
l


.
+ Chiều dài cực đại của lò xo: l
max
= l
0
+ l
0
+ A.
+ Chiều dài cực tiểu của lò xo: l
min
= l
0
+ l
0
– A.
+ Lực đàn hồi cực đại: F
max
= k(A + l
0
).
+ Lực đàn hồi cực tiểu: F
min
= 0 nếu A  l
0

; F
min
= k(l
0
– A) nếu A < l
0
.
+ Độ lớn của lực đàn hồi tại vị trí có li độ x: F
đh
= k|l
0
+ x| nếu chiều dƣơng hƣớng xuống; F
đh
=
k|l
0
- x| nếu chiều dƣơng hƣớng lên.

* VÍ DỤ minh họa:
VD3. Một con lắc lò xo gồm quả cầu khối lƣợng 100 g gắn vào lò xo khối lƣợng không đáng kể có
độ cứng 50 N/m và có độ dài tự nhiên 12 cm. Con lắc đƣợc đặt trên mặt phẵng nghiêng một góc 
so với mặt phẵng ngang khi đó lò xo dài 11 cm. Bỏ qua ma sát. Lấy g = 10 m/s
2
. Tính góc .

VD4. Một con lắc lò xo đặt trên mặt phẵng nghiêng góc  = 30
0
so với mặt phẵng nằm ngang. Ở vị
trí cân bằng lò xo giãn một đoạn 5 cm. Kích thích cho vật dao động thì nó sẽ dao động điều hòa với
vận tốc cực đại 40 cm/s. Chọn trục tọa độ trùng với phƣơng dao động của vật, gốc tọa độ tại vị trí

cân bằng, gốc thời gian khi vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dƣơng. Viết phƣơng trình dao động
của vật. Lấy g = 10 m/s
2
.

VD5. Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lƣợng m = 500 g, lò xo có độ cứng k =
100 N/m, hệ đƣợc đặt trên mặt phẵng nghiêng một góc  = 45
0
so với mặt phẵng nằm ngang, giá cố
định ở phía trên. Nâng vật lên đến vị trí mà lò xo không bị biến dạng rồi thả nhẹ. Bỏ qua ma sát. Lấy
g = 10 m/s
2
. Chọn trục tọa độ trùng với phƣơng dao động của vật, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng,
chiều dƣơng hƣớng xuống dƣới, gốc thời gian lúc thả vật. Viết phƣơng trình dao động của vật.
DẠNG 5: BÀI TOÁN TÌM LỰC TRONG CON LẮC LÒ XO
(Xác định lực phục hồi, Fđh cực đại và cực tiểu, lực tác dụng lên vật và điểm treo )
PHƢƠNG PHÁP
1) Lực hồi phục( lực tác dụng lên vật):
Lực hồi phục:
F kx ma  



: luôn hƣớn về vị trí cân bằng
Độ lớn: F = k|x| = m
2
|x| .
Lực hồi phục đạt giá trị cực đại F
max
= kA khi vật đi qua các vị trí biên (x =  A).

Lực hồi phục có giá trị cực tiểu F
min
= 0 khi vật đi qua vị trí cân bằng (x = 0).
2) Lực đàn hồi ở vị trí có li độ x (gốc O tại vị trí cân bằng ):
+ Khi con lăc lò xo nằm ngang F= kx
+ Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng hoặc nằm nghiêng 1 góc  : F = k|

+ x|
+ Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:
* F
đh
= kl + x với chiều dƣơng hƣớng xuống
* F
đh
= kl - x với chiều dƣơng hƣớng lên
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

20
+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): F
Max
= k(l + A) = F
Kmax
(lúc vật ở vị trí thấp nhất)
+ Lực đàn hồi cực tiểu:
* Nếu A < l  F
Min
= k(l - A) = F
KMin
* Nếu A ≥ l  F

Min
= 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)
Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: F
Nmax
= k(A - l) (lúc vật ở vị trí cao
nhất).
Chú ý:Vì lực đẩy đàn hồi nhỏ hơn lực kéo đàn hồi cực đại nên trong d đ đ h nói đến lực đàn
hồi cực đại thì ngƣời ta nhắc đến lực kéo đàn hồi cực đại
3) Lực tác dụng lên điểm treo lò xo:
Lực tác dụng lên điểm treo lò xo là lực đàn hồi:
F k| x|  

+ Khi con lăc lò xo nằm ngang 

=0
+ Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng: 

=
2
mg g
k


.
+ Khi con lắc nằm trên mặt phẳng nghiêng 1 góc : 

=
mgsin
k


a) Lực cực đại tác dụng lện điểm treo là:
max
F k( A)  

b) Lực cực tiểu tác dụng lên điểm treo là:
+ khi con lắc nằm ngang: F
min
=0
+ khi con lắc treo thẳng đứng hoặc nằm trên mặt phẳng nghiêng 1 góc  :
Nếu 

>A thì
min
F k( A)  

Nếu
A
thì F
min
=0

VÍ DỤ MINH HỌA:
VD1. Một con lắc lò xo gồm một quả nặng khối lƣợng 100 g, lò xo có độ cứng 100 N/m, khối lƣợng
không đáng kể treo thẳng đứng. Cho con lắc dao động với biên độ 5 cm. Lấy g = 10 m/s
2
; 
2
= 10.
Xác định tần số và tính lực đàn hồi cực đại, lực đàn hồi cực tiểu của lò xo trong quá trình quả nặng

dao động.

VD2. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu dƣới có một vật m dao động với biên độ 10 cm và tần
số 1 Hz. Tính tỉ số giữa lực đàn hồi cực tiểu và lực đàn hồi cực đại của lò xo trong quá trình dao
động. Lấy g = 10 m/s
2
.

VD3. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng có vật nặng có khối lƣợng 100 g. Kích thích cho con lắc
dao động theo phƣơng thẳng đứng thì thấy con lắc dao động điều hòa với tần số 2,5 Hz và trong quá
trình vật dao động, chiều dài của lò xo thay đổi từ l
1
= 20 cm đến l
2
= 24 cm. Xác định chiều dài tự
nhiên của lò xo và tính lực đàn hồi cực đại, cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động. Lấy 
2
= 10
và g = 10 m/s
2
.

VD4. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo có chiều dài tự nhiên 20 cm, độ cứng 100 N/m,
vật nặng khối lƣợng 400 g. Kéo vật nặng xuống phía dƣới cách vị trí cân bằng 6 cm rồi thả nhẹ cho
con lắc dao động điều hòa. Lấy g = 
2
(m/s
2
). Xác định độ lớn của lực đàn hồi của lò xo khi vật ở
các vị trí cao nhất và thấp nhất của quỹ đạo

DẠNG 6: HỆ LÒ XO GHÉP NỐI TIẾP – SONG SONG- XUNG ĐỐI
PHƢƠNG PHÁP:
1). Lò xo ghép nối tiếp:
a) Độ cứng của hệ k:
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

21
Hai lò xo có độ cứng k
1
và k
2
ghép nối tiếp có thể xem
nhƣ một lò xo có độ cứng k thoả mãn biểu thức:
21
111
kkk

(1)
Chứng minh (1):
Khi vật ở ly độ x thì:
12
12
F F F
x x x






1 1 1 2 2 2
12
12
f kx,F k x ,F k x
F F F
x x x
  


  




12
12
12
F F F
FF
F
k k k










12
1 1 1
=+
k k k
hay
12
12
kk
k=
k +k

b) Chu kỳ dao động T - tần số dao động:
+ Khi chỉ có lò xo 1( k
1
):
2
1
1
2
11
1
2
4


  
T
m
T

k k m

+ Khi chỉ có lò xo 2( k
2
):
2
2
2
2
22
1
2
4


  
T
m
T
k k m

+ Khi ghép nối tiếp 2 lò xo trên:
2
2
1
2
4


  

mT
T
k k m

Mà
21
111
kkk

nên
22
2
12
2 2 2
4 4 4
  

TT
T
m m m

2 2 2
11
T = T +T

Tần số dao động:
222
12
1 1 1
=+

f f f

b. Lò xo ghép song song:
Hai lò xo có độ cứng k
1
và k
2
ghép song song có thể xem nhƣ một lò xo
có độ cứng k thoả mãn biểu thức: k = k
1
+ k
2
(2)
Chứng minh (2):
Khi vật ở ly độ x thì:
12
12
x x x
F F F





1 1 1 2 2 2
12
12
f kx,F k x ,F k x
x x x
F F F

  


  




12
1 1 2 2
x x x
kx k x k x







12
k = k +k

b) Chu kỳ dao động T - tần số dao động:
+ Khi chỉ có lò xo1( k
1
):
2
11
2
11

4
2


  
mm
Tk
kT

+ Khi chỉ có lò xo2( k
2
):
2
22
2
22
4
2


  
mm
Tk
kT

+ Khi ghép nối tiếp 2 lò xo trên:
2
2
4
2



  
mm
Tk
kT

Mà k = k
1
+ k
2
nên
2 2 2
2 2 2
12
4 4 4
  

m m m
T T T


2
1
1 1 1
=+
22
T T T
2

Tần số dao động:
2 2 2
11
f = f +f

c) Khi ghép xung đối công thức giống ghép song song
Lƣu ý: Khi giải các bài toán dạng này, nếu gặp trƣờng hợp
một lò xo có độ dài tự nhiên

0
(độ cứng k
0
) đƣợc cắt thành
hai lò xo có chiều dài lần lƣợt là

1
(độ cứng k
1
) và

2
(độ cứng k
2
) thì ta có:
k
0

0
= k
1


1
= k
2

2





L
1
, k
1


L
2
, k
2








L

1
, k
1


L
2
, k
2


m















k
1
k

2

TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

22
Trong đó k
0
=
0
ES

=
0
const

; E: suất Young (N/m
2
); S: tiết diện ngang (m
2
)



*VÍ DỤ MINH HỌA
VD1: Khi mắc vật m vào một lò xo k
1
, thì vật m dao động với chu kì T
1
=0,6s. Khi mắc vật m vào lò

xo k
2
, thì vật m dao động với chu kì T
2
=0,8s. Khi mắc vật m vào hệ hai lò xo k
1
ghép nối tiếp k
2
thì
chu kì dao động của m là
a) 0,48s b) 1,0s c) 2,8s d) 4,0s

VD 2: Hai lò xo có chiều dài bằng nhau độ cứng tƣơng ứng là k
1
, k
2
. Khi mắc vật m vào một lò xo
k
1
, thì vật m dao động với chu kì T
1
=0,6s. Khi mắc vật m vào lò xo k
2
, thì vật m dao động với chu kì
T
2
=0,8s. Khi mắc vật m vào hệ hai lò xo k
1
song song với k
2

thì chu kì dao động của m là.
a) 0,48s b) 0,7s c) 1,00s d) 1,4s

DẠNG 7: SỰ THAY ĐỔI CHU KÌ, TẦN SỐ CON LẮC LÒ XO KHI m THAY ĐỔI
PHƢƠNG PHÁP:
Lò xo độ cứng k
+ gắn vật m
1
=> chu kỳ T
1
+ gắn vật m
2
=>T
2
gắn vật khối lƣợng m =a. m
1
+b.m
2
đƣợc chu kỳ T:
2 2 2
12
T aT bT


VÍ DỤ MINH HỌA
Câu 1: Một lò xo có độ cứng k mắc với vật nặng m
1
có chu kì dao động T
1
=1,8s. Nếu mắc lò xo đó

với vật nặng m
2
thì chu kì dao động là T
2
=2,4s. Tìm chu kì dao động khi ghép m
1
và m
2
với lò xo
nói trên
a) 2,5s b) 2,8s c) 3,6s d) 3,0s

Câu 2: Viên bi m
1
gắn vào lò xo k thì hệ dao đông với chu kỳ T
1
=0,6s, viên bi m
2
gắn vào lò xo k thì
heọ dao động với chu kỳ T
2
=0,8s. Hỏi nếu gắn cả hai viên bi m
1
và m
2
với nhau và gắn vào lò xo k
thì hệ có chu kỳ dao động là bao nhiêu?
a) 0,6s b) 0,8s c) 1,0s d) 0,7s

Câu 3: Khi gắn quả nặng m

1
vào một lò xo, nó dao động với chu kì T
1
=1,2s. Khi gắn quả nặng m
2

vào một lò xo, nó dao động với chu kì T
2
=1,6s. Khi gắn đồng thời m
1
và m
2
vào lò xo đó thì chu kì
dao động của chúng là
a) 1,4s b) 2,0s c) 2,8s d) 4,0s

Câu 4: Con lắc lò xo gồm lò xo k và vật m, dao động điều hòa với chu kì T=1s. Muốn tần số dao
động của con lắc là f
‟
=0,5Hz thì khối lƣợng của vật m phải là
a) m
‟
=2m b) m
‟
=3m c) m
‟
=4m d) m
‟
=5m

'
'
2
1
m
k
f


m
m
k
m
m
k
f
f
''
'
. 

mm
m
m
4
5,0
1
'
'



TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

23
Câu 5: Lần lƣợt treo hai vật m
1
và m
2
vào một lò xo có độ cứng k=40N/m và kích thích chúng dao
động. Trong cùng một khoảng thời gian nhất định, m
1
thực hiện 20 dao động và m
2
thực hiện 10 dao
động. Nếu treo cả hai vật vào lò xo thì chu kì dao động của hệ bằng /2(s). Khối lƣợng m
1
và m
2
lần
lƣợt bằng bao nhiêu
a) 0,5kg; 1kg b) 0,5kg; 2kg c) 1kg; 1kg d) 1kg; 2kg

Câu 6: (Đề thi tuyển sinh cao đẳng năm 2007)
Một con lắc lò xo gồm vật có khối lƣợng m và lò xo có độ cứng k không đổi, dao động điều hoà.
Nếu khối lƣợng m=200g thì chu kì dao động của con lắc là 2s. Để chu kì con lắc là 1s thì khối lƣợng
m bằng
A. 100 g. B. 200 g. C. 800 g. D. 50 g.
DẠNG 8: CON LẮC LÒ XO CHỊU TÁC DỤNG CỦA NGOẠI LỰC

BÀI TOÁN 1: VA CHẠM:
VD1: Cho 1 hệ dao động nhƣ hình vẽ, khối lƣợng lò xo không
đáng kể. k = 50N/m, M = 200g, có thể trƣợt không ma sát trên
mặt phẳng ngang.
1) Kéo m ra khỏi VTCB 1 đoạn a = 4cm rồi buông nhẹ. Tính V
TB
của M sau khi nó đi qũang
đƣờng 2cm .
2) Giả sử M đang dao động nhƣ câu trên thì có 1 vật m
0
= 50g bắn vào M theo phƣơng
ngang với vận tốc
o
v
. Giả thiết va chạm là không đàn hồi và xảy ra tại thời điểm lò xo có độ dài
lớn nhất. Tìm độ lớn
o
v
, biết rằng sau khi va chạm m
0
gắn chặt vào M và cùng dao động điều hoà
với A
'
= 4
2
cm.

VD2: Một con lắc lò xo dao động nằm ngang không ma Sát lò xo có độ cứng k, vật có khối lƣợng
m, Lúc đầu kéo con lắc lệch khỏi VTCB 1 khoảng A sao cho lò xo đang nén rồi thả không vận tốc
đầu, Khi con lắc qua VTCB ngƣời ta thả nhẹ 1 vật có khối lƣợng cũng bằng m sao cho chúng dính

lại với nhau. Tìm quãng đƣờng vật đi đƣợc khi lò xo dãn dài nhất tính từ thời điểm ban đầu.
A. 1,7A B. 2A C. 1,5A D. 2,5A

VD3 (trích đề thi thử ĐHSP I HN): Một lò xo có khối lƣợng không đáng kể, hệ số đàn hồi k =
100N/m đƣợc đặt nằm ngang, một đầu đƣợc giữ cố định, đầu còn lại đƣợc gắn với chất điểm m1 =
0,5 kg. Chất điểm m1 đƣợc gắn với chất điểm thứ hai m2 = 0,5kg .Các chất điểm đó có thể dao
động không ma sát trên trục Ox nằm ngang (gốc O ở vị trí cân bằng của hai vật) hƣớng từ điểm cố
định giữ lò xo về phía các chất điểm m1, m2. Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật ở vị trí lò xo nén
2cm rồi buông nhẹ. Bỏ qua sức cản của môi trƣờng. Hệ dao động điều hòa. Gốc thời gian chọn khi
buông vật. Chỗ gắn hai chất điểm bị bong ra nếu lực kéo tại đó đạt đến 1N. Thời điểm mà m2 bị
tách khỏi m1 là

A. pi/15 B. pi/2 C. pi/6 D. pi/10

BÀI TOÁN2: HỆ VẬT CÓ MA SÁT GẮN VÀO NHAU CÙNG DAO ĐỘNG.
( đây là dạng bài tập nâng cao, khó với hs)
Phƣơng pháp

M

k
o
v

m
0
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

24

- Trƣờng hợp 1. Khi m
0
đăt trên m và kích thích cho hệ dao động theo phƣơng song song với bề
mặt tiếp xúc giữa hai vật. Để m
0
không bị trƣợt trên m thì lực nghỉ ma sát cực đại mà m tác dụng m
0

trong quá trình dao động phải nhỏ hơn hoặc bằng lực ma sát trƣợt giữa hai vật.
f
msn
(Max) < f
mst

2
0 0 0 0
. . . . . . .m a m g m x m g
  
   



2
00
. . . .m A m g



Trong đó :


là hệ số ma sát trƣợt.
- Trƣờng hợp 2. Khi m
0
đặt lên m và kích thích cho hệ dao động theo phƣơng thẳng đứng. Để m
0

không rời khỏi m trong quá trình dao động thì:
a
max

2
.g A g

  

VÍ DỤ MINH HỌA.
VD1: Cho cơ hệ dao động nhƣ hình vẽ, khối lƣợng của các vật tƣơng ứng là m = 1kg, m
0
= 250g,
lò xo có khối lƣợng không đáng kể, độ cứng k = 50(N/m). Ma sát giữa m và mặt phẳng nằm ngang
không đáng kể. Hệ số ma sát giữa m và m
0
là
0,2


. Tìm biên độ dao động lớn nhất của vật m
để m
0
không trƣợt trên bề mặt ngang của vật m. Cho g = 10(m/s

2
),
2
10


.

VD2. Một vật có khối lƣợng m = 400g đƣợc gắn trên một lò xo thẳng đứng có độ
cứng k = 50(N/m). Đặt vật m‟ có khối lƣợng 50g lên trên m nhƣ hình vẽ. Kích
thích cho m dao động theo phƣơng thẳng đứng với biên độ nhỏ. Bỏ qua sức cản
của không khí. Tìm biên độ dao động lốƣn nhất của m để m‟ không rời khỏi m
trong quá trình dao động. Lấy g = 10 (m/s
2
).

VD3
Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phƣơng ngang với biên độ A. Tìm li độ x mà tại đó công
suất của lực đàn hồi đạt cực đại
A. x=A B. x=0 C.x=A.căn2/2 D.A/2

VD4
Có 3 lò xo cùng độ dài tự nhiên, có độ cứng lần lƣợt là k1 = k, k2 = 2k, k3 = 4k. Ba lò xo đƣợc treo
cùng trên một mặt phẳng thẳng đứng tại 3 điểm A,B,C trên cùng đƣờng thẳng nằm ngang với AB =
BC. Lần lƣợt treo vào lò xo 1 và 2 các vật có khối lƣợng m1 = m và m2 = 2m, từ vị trí cân bằng
nâng vật m1, m2 lên những đoạn A1 = a và A2 = 2a. Hỏi phải treo vật m3 ở lò xo thứ 3 có khối
lƣợng bao nhiêu theo m và nâng vật m3 đến độ cao A3 bằng bao nhiêu theo a để khi đồng thời thả
nhẹ cả ba vật thì trong quá trình dao động cả ba vật luôn thẳng hàng?

VD5: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu khối lƣợng của vật nặng giảm đi 20% thì
số lần dao động của con lắc trong một đơn vị thời gian:
A. tăng 20% B. tăng 11,8% C. giảm 4,47% D. giảm 25%
VD 6:
Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật M có khối lƣợng 400g đang dao động điều hòa xung
quanh vị trí cân bằng với biên độ 5cm. Khi M qua vị trí cân bằng ngƣời ta thả nhẹ vật m có khối
lƣợng 100g lên M (m dính chặt ngay vào M), sau đó hệ m và M dao động với biên độ
A. cm B. 4,25cm C. cm D. cm

VD7: Một vật có khối lƣợng m = 400g đƣợc gắn trên một lò xo dựng thẳng
đứng có độ cứng k = 50 (N/m) đặt m
1
có khối lƣợng 50 g lên trên m. Kích



m
1
m

m
m
0

k
TRUNG TÂM LTĐH HỒNG PHÚC – Đ/C SỐ 26-28 ĐƯỜNG SỐ 1, KDC METRO , TP CẦN THƠ HOTLINE: 0909000895
TÀI LIỆU LUYỆN THI ĐẠI HỌC MÔN VẬT LÝ NĂM 2013-2014 TRUNG TÂM LUYỆN THI ĐẠI HỌC HỒNG PHÚC

25
thích cho m dao động theo phƣơng thẳng đứng biên độ nhỏ, bỏ qua lực ma
sát và lực cản. Tìm Biên độ dao động lớn nhất của m, để m
1
không rời khỏi m
trong quá trình dao động (g = 10m/s
2
)





PHẦN I. KIẾN THỨC CHUNG:
* Con lắc đơn
+ Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây không giản, vật nặng kích thƣớc không đáng kể so
với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lƣợng không đáng kể so với khối lƣợng của vật nặng.
+ Khi dao động nhỏ (sin   (rad)), con lắc đơn dao động điều hòa với phƣơng trình:
s = S
o

cos(t + ) hoặc  = 
o
cos(t + ); với  =
l
s
; 
o
=
l
S
o

+ Chu kỳ, tần số, tần số góc: T = 2
g
l
; f =

2
1
l
g
;  =
l
g
.
+ Lực kéo về khi biên độ góc nhỏ: F = -
s
l
mg
=-mg

+ Xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn : g =
2
2
4
T
l

.
+ Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc độ cao, độ sâu, vĩ độ địa lí và nhiệt độ môi trƣờng.
* Năng lƣợng của con lắc đơn
+ Động năng : W
đ
=
2
1
mv
2

+ Thế năng: W
t
= mgl(1 - cos) =
2
1
mgl
2
(  1rad,  (rad)).
+ Cơ năng: W = W
t
+ W
đ

= mgl(1 - cos
0
) =
2
1
mgl
2
0
.
Cơ năng của con lắc đơn đƣợc bảo toàn nếu bỏ qua ma sát.
1. Tần số góc:
g
l


; chu kỳ:
2
2
l
T
g




; tần số:
11
22
g
f

Tl


  

Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và 
0
<< 1 rad hay S
0
<< l
2. Lực kéo về (lực hồi phục)
2
sin
s
F mg mg mg m s
l
  
       

Lƣu ý: + Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lƣợng.
+ Với con lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc vào khối lƣợng.
3. Phƣơng trình dao động:
s = S
0
cos(t + ) hoặc α = α
0
cos(t + ) với s = αl, S
0
= α
0

l
 v = s‟ = -S
0
sin(t + ) = -lα
0
sin(t + )
 a = v‟ = -
2
S
0
cos(t + ) = -
2
lα
0
cos(t + ) = -
2
s = -
2
αl
Lƣu ý: S
0
đóng vai trò nhƣ A còn s đóng vai trò nhƣ x
4. Hệ thức độc lập:
* a = -
2
s = -
2
αl
*
2 2 2

0
()
v
Ss


Tìm chiều dài con lắc:
22
max
2
vv
g




CHỦ ĐỀ: CON LẮC ĐƠN